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2022
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06
双碳背景下，污水处理厂如何利用MABR技术做到节能减排？
在“双碳”背景下，污水处理厂作为耗能大户，如何实现低碳、高效、可持续是当下最重要的议题之一。高耗能的转向低碳无非两条路径：开源和节流，未来污水处理厂一方面提升处理工艺，使用新型污水处理工艺，达到节能降耗的效果；另一方面借助现代信息技术，建立智慧运营系统，对污水处理过程进行精准控制。
今天小编以MABR技术为例，从污水处理厂开源的角度探讨这一新型污水处理技术。
一、什么是MABR？
MABR（膜曝气生物膜反应器）技术是以透氧膜结合生物膜为核心的新型污水处理技术，英文全称：Membrane（膜）Aerated（曝气）Biofilm（生物膜）Reactor（反应器）。与MBR技术对比，MABR膜丝是由鼓风机向膜腔输送空气，通过膜丝向外传质氧气，让污水中的好氧-兼氧-厌氧微生物附着在膜丝表面形成生物膜，从而使污水得到净化。
二、MABR在市政污水中如何实现节能降耗？
① 高效曝气
MABR作为透氧膜，主要的供氧源是来自膜材料，而不是曝气鼓风系统，MABR就像是人体的肺部器官，不断地传质氧气供微生物利用，曝气鼓风功率需求小。
② 高效传氧
MABR相比传统曝气另一优势在于实现了无泡曝气，空气通过膜材料直接向生物膜由内向外供氧，氧气的实际停留时间得到大幅提升；MABR膜氧气通过改性高分子复合材料自主向生物膜扩散，传氧效率高。
③ 实现同步硝化反硝化
MABR技术氧的传质方向与其他生物技术相反，氧气传质由内向外传质，导致生物膜内的微生物由内向外依次为好氧-兼氧-厌氧微生物，这就使得MABR技术具备同步硝化反硝化的功能，可以在有限的池容内直接完成对总氮的去除。
④ 减少或取消内回流
MABR技术具备同步硝化反硝化作用，在污水处理厂提标改造过程中，改造耦合A²/O、氧化沟等传统工艺时，由于MABR膜池具备反硝化作用，去除部分或全部NO3 ‑N，可以进而减少内回流量或直接取消内回流，降低内回流所产生的能耗。
⑤ 高碳源利用率
MABR技术生物膜内的微生物分布梯度对碳源的有效利用有提升效果，大部分的好氧异养微生物会富集在生物膜最内侧，污水中的有效碳源必须要扩散通过生物膜系统外侧的缺氧或厌氧生物膜才能与之接触。大多数碳源都是被反硝化利用，而不会过多地被好氧异养微生物消耗，所以MABR技术的使用可以减少碳源的投加。
⑥ 低污泥产率
MABR生物膜内的生物相更为丰富，微生物世代周期长，且沿水流方向膜中生物种群具有一定分布。生物膜内具备高营养级的微生物存在，有机物代谢被较多的转移为能量，合成新细胞即剩余污泥量较少，产泥率相较于活性污泥法可以大幅度减少。
⑦ 低温室气体排放
在MABR的比对研究中，比对MABR膜和传统生物填料脱氮过程中N2O的排放情况，结果表明，MABR处理单元的溶液中N2O的浓度比传统生物填料低2个数量级，对N2O净产生量和消耗量分析表明，在MABR生物膜上N2O的产生区域和消耗区域是紧邻的，这就减小了传质过程中N2O的散逸，提高了N2O转化率。
三、双碳背景下，MABR技术的应用前景
我国提出在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，“双碳背景”下，MABR的研究和应用方兴未艾，作为一种高效、低能耗、环境友好、可持续、高性价比的新型污水处理技术，非常契合近远期污水处理市场的需求，相信MABR技术会在即将到来的低碳时代中大展拳脚。
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